... konulu sunumlar: "KAMBRİYEN PATLAMASI VE NEDENLERİ Prof. Dr"— Sunum transkripti:
1 KAMBRİYEN PATLAMASI VE NEDENLERİ Prof. Dr KAMBRİYEN PATLAMASI VE NEDENLERİ Prof. Dr. Ali Demirsoy Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi
2 DÜNYA OLUŞUYORYaklaşık 5 milyar yıl önce, güneşin çevresinde, en az iki farklı büyüklükteki yıldız yıkımının kalıntılarından km çapında bir gezegen oluşuyor. Bu gezegenin özel adı "Dünya"dır. Başlangıçta, yüksek sıcaklıktan dolayı herşeyin akışkan olduğu belirli bir evreden sonra, taşkürenin şekillenmeye başlıyor; ancak sıcaklığın 100 °C'nin altına inmediği, yani suyun sıvı faza henüz ulaşmadığı, esnek yapılı, uzun, değişebilir biyomerlerin oluşmasının olanaksız olduğu bir evre yaşanıyor.Bu evrede, kükürt, su buharı, azotlu gazların eğemen olduğu, serbest oksijenin bulunmadığı (bu nedenle bu dönemde oluşan demir yatakları Fe2O3 şeklindedir) bugünkünden 90 kat daha yoğun bir atmosfer oluşuyor.
3 ALLEN KUŞAKLARI ve OZON TABAKASI Allen Kuşakları: Taşküre oluşunca, ay ile etkileşim sonucu, Allen Kuşakları, yani manyetik alan çizgileri oluşuyor. Güneşten ve uzayın derinliklerinden gelen zararlı ışınların önemli bir kısmını süzen etkili bir süzgeç böylece devreye girmiş oluyor.Ozon Tabakası: Allen Kuşaklarını geçerek dünyaya ulaşan ışınlar, süzüldükleri için oldukça farklı bir bileşime ulaşmışlardır (sarı, mavi, kırmızı ışınlar, bir bant morötesi ışınlar, bir bant kızılötesi ışınlar ve bir radyo dalgası bantı geçebilmekte; diğerleri önemli ölçüde süzülmeye başlamıştır). Fakat bu süzülmüş ışınlarla birlikte oünya üzerine ulaşan bir dalga boyu vardır ki; bu dalga boyu, canlı molekülleri için hala büyük tehlike oluşturur. Bu dalga boyu, bugün mor ötesi olarak bilinen, geniş spekturumlu, yani değişik ışın boylarından oluşmuş bir ışın demeti içerisindeki belirli nitelikte olan bir dayga boyudur (özellikle 260 nanometre uzunlukta olanlar). Bunlar, bugün hala DNA'yı tahrip eden ışınlardır.
4 İlkin Ozon TabakasıBundan yaklaşık 5 milyar yıl öncesi bu sonuncu ışınları, yani morötesi ışınları önleyecek hiçbir süzgeç yoktu. Çünkü katı küre oluşmadığı için, manyetik kalkanlar, yani Allen Kuşakları henüz oluşmamıştı. Dolayısıyla, bu ışınlar henüz yeterince soğumamış, sıcaklığı 100 derecenin altına düşmemiş, yanardağ işlevleriyle birçok basit molekülün karmakarışık olduğu, serbest oksijenin hemen hemen hiç olmadığı, elektrik şarjlarının, yani yıldırımların çok yoğun olduğu ilkin atmosfere, tüm hızıyla çarpmaktaydı. Bu ışınların, özellikle mor ötesi ışınların molekülleri birbirine bağlama ya da polimerize etme özelliğinden dolayı, bu yoğun atmosferde karmaşık birçok molekül sentezlendi. Bu sentezleme tepkimelerinin büyük bir kısmı, bugün yapay olarak laboratuvarlarda tekrarlanabilmektedir.
5 Bundan yaklaşık 4.5 milyar yıl önce, dünya yüzünün sıcaklığı 100 derecenin altına düşünce, yoğun atmosfer içindeki su buharı, içerisindeki moleküllerle birlikte dünyanın çukur yerlerine sıvı halinde çökerek ilkin okyanusları meydana getirdi. İlk defa mavi gök, beyaz bulutlar ve yağmur ortaya çıktı. Mor ötesi ışınları önleyecek etkin bir süzgeç "Allen Kuşakları meydana gelmiş olmasına ve bu ışınları kısmen süzmüş olmasına karşın" henüz devreye girmediği için, mor ötesi ışınlar, yine tüm şiddetiyle, okyanusların yüzeyine çarpmaya başladı. Işınların bir kısmı suların derinliklerine girerek, orada, bir taraftan suda çözünmüş olan basit temel moleküllerden daha karmaşık moleküllere sentezlerken, bir taraftan da daha önce oluşmuş olan karmaşık moleküller belirli dalga boyları ile yıkıma uğramaya başlamıştı. Ancak suların derinliklerine doğru çöken bu moleküllerin bir kısmı yıkımdan kurtuluyabiliyorlardı. Canlılığın denizlerin dibinden başlamasının nedeni de budur.
6 Fotodisosiyasyonİlkin okyanusların yüzeyine çarpan yüksek enerjili güneş ışınları, özellikle mor ötesi ışınlar, suyu, elementlerine, yani, oksijene ve hidrojene kadar parçalıyordu "Fotodisosiyasyon". Hidrojen hafif, dünyanın kütlesi yeterince büyük olmadığı için, hidrojen sürekli olarak uzaya kaçtı (bugün hala kaçmaktadır). Oksijen ise ya daha önce inorganik yoldan oluşturulmuş organik ya da inorganik molekülleri oksitlemeye başladı ya da daha yükseklere çıkarak, mor ötesi ışınlarla çarpışmak suretiyle O3'e, yani ozona dönüştü. Bu dönemdeki oksijen varlığı bugünkü oksijenin yaklaşık 1/1000'i kadardı. Böylece ilk defa, özellikle bugün canlı biyomerler için çok yıkıcı olan mor ötesi ışınlara karşı, çok etkili bir süzgeç devreye girdi.
9 Ozon Tabakası ve RNA-DNA Oluşumu Ozon Tabakası : Bu süzgeç, ancak, bugün renk olarak algıladığımız ışınların dalga boylarını (mavi, kırmızı ve yeşil) , mor ötesi ışınların çok az bir kısmını, sıcaklık olarak algıladığımız kızıl ötesi ışınları ve birkaç radyo dalgasını bırakıp, diğerlerini soğurmaya başladı. Yani, bu evreden sonra, güneşten çıkan ışınların ancak belirli bir kısmı dünyaya bırakılmaya başlandı. İşte canlıların mimarisini oluşturan özelliklerin tümü, bu süzüntünün özelliklerine göre evrimleşmiştir.RNA ve DNA oluşuyor: Bundan yaklaşık milyar yıl önce, dünyadaki koşullar, inorganik, yani canlının işe karışmadığı ve bulunmadığı bir çevrede, birçok organik molekülün sentezlenmesi için uygun ortam oluşturmuştu (uygun sıcaklık, ışın bombardımanı, yanardağ işlevleri vs.). Bu sırada, bugün bizim tanıdığımız ya da tanımadığımız birçok molekül ve keza onların arasında, bugün doğal olarak sadece canlılar tarafından sentezlendiği bilinen birçok basit organik molekül oluşmuştu. Bunların içinden biri (belki o zamanlar birçoğu), yapısı ve taşıdığı elektrik yükleri nedeniyle, çevresindeki daha küçük birimleri alarak kendinin kopyesini yapma yeteneği kazanmıştı. Bu molekül, C (sitozin), G (guanin), A (adenin) ve U (urasil) bazlarından oluşmuş, tek bir iplikçik halinde bulunan, küçük boyutlardadaki bir RNA molekülüydü.
10 Zaman içerisinde, bu molekül, özellikle U (urasil) bazı yerine T (timin) bazının girmesiyle ve riboz şekiri yerine deoksiriboz şekirinin girmesiyle, sentezlediği karşı zincirinden (koplementerinden) ayrılmayarak, daha kararlı bir yapı olan DNA'ya dönüştü. Böylece, bir taraftan kararlı yapı kazanmış DNA molekülleri yaşamlarını sürdürürken, RNA molekülleri de DNA ile ya da kendi başlarına (RNA virüsleri) sentezleme işlevlerini sürdürmeye devam ettiler. Zaman içinde DNA molekülü, RNA molekülünü sentezleme görevini üstlendi ve işlevsel bir birlik oluştu. Bu birlik yaşamın ilk taşlarını döşüyordu. Bu birliğin oluşma zamanını milyar yıl öncesine dayandığını varsayıyoruz.
11 Hücre zarı oluşuyorDaha sonra bu çıplak molekül kendini milyonlarca yıl çoğaltmaya devam etti ve birgün bu molekül çifti başka bir kaynaktan oluşturulmuş bir zar içerisine girerek kendini daha güvenli bir ortama alma şansını buldu. Böylece ilkel hücre oluştu.Bu evrimsel atılım, korumasız diğer çıplak DNA ve RNA moleküllerinin sonunu getirmişti. Böylece, ortamda, sadece, bir zarla çevrili, içerisinde kalıtsal şifrenin, yani DNA'nın taşındığı, bugünkü bakterilerin atalarını oluşturan bir canlı grubu kalmıştı. Bu canlı, ilkel hücrenin gerek duyduğu basit bilgileri taşıyan DNA ile yetiniyordu. Fakat zamanla gerek mutasyonla gerekse dış ortamdan alınan diğer DNA parçalarının hücredeki DNA'ye eklenmesiyle, kalıtsal öz daha karmaşık molüküllere doğru hayranlık verici serüvenine başlamıştı. Merdivenin bir kere ilk basamağına basılmıştı, yukarı katlara, çağlara tırmanmak artık zaman işiydi...Bu ilkin hücrede her şifrenin denetlediği ya da sorumlu olduğu bir özellik olduğu için, bu şifreler kısıtlanmaksızın boydan boya okunarak, bir yenisi meydana getiriliyordu. Uzun süre bu işleyiş tarzı devam etti.
13 DNA DENETİMİDNA okunmasının denetimi öğreniliyor (Bakteri ve alg benzeri Prokaryotlar)Yaklaşık 2 milyar yıl önce, çevre olanakları kısıtlanınca, hücre daha tasarrufkar çalışmak zorunda kıldı. Örneğin kendi olanakları ile sentezleyebileceği ya da o güne kadar sentezediği -vazgeçilmez- önemli bir molekülü, eğer çevreden alma olanağını sürekli ya da geçici olarak bulmuş ise, bu maddeyi sentezlemeyi sürdürmesi, boşuna bir enerji kaybı olacaktı ve çevredeki diğer canlılara göre daha hantal bir işletim sistemi kurduğu için, zamanla yaşam mücadelesine dayanamayarak ortadan kalkacaktı. Böyle de oldu...
15 Çevresinde kulanabileceği uygun molekülleri sürekli ya da zaman zaman hazır durumda alabilen böyle bir canlı, o molekülü sentezleyecek şifresini, bugün "Transakting Faktör" (TF) dediğimiz bir molekülle kapatarak enerji tassarufu uyguladı ve bunu uygulayamanlara göre çok daha başarılı bir yaşam statejisine ulaştığı için evrimsel mücadelede başarılı oldu. Böylece ilk defa canlılar dünyasında şifrelerin bir kısmının ihtiyaca göre geçici ya da sürekli olarak kullanılması (denetleme) mekanizması bulunmuş oldu. • Bu değişim, aynı zamanda ölüme giden yolun taşlarını döşüyordu... Bugün çekirdeksiz birhücreliler dediğimiz canlılar hala bu yaşam stratejisini uygulamaktadır. Örneğin bir bakteri, glikozun olmadığı, laktozlu bir ortama konursa, laktozu yıkacak DNA kısmının üzerindeki kılıf (protein), laktozun katıldığı bir seri işlemle kaldırılır. Glikoz varsa, enerji korunumu için, laktoz olsa bile, bu kılıf kapatılır ve sadece glikozdan enerji elde etme işlemine geçer. Bakteriler kural olarak sonsuz yaşar.
16 ÇEKİRDEK VE TELOMERÇekirdek (ve Telemorli Kromozom) bulunuyor (Ökaryotlar): Bundan yaklaşık 1.5 milyar yıl önce, bu çıplak DNA'lı birhücrelilerin bir kısmı, ilginç bir evrimleşmeyle, kalıtsal materyali çekirdek içine alınmış ve histon denen proteinlerle DNA'sının büyük bir kısmı kaplanmış, ökaryotik denen çekirdekli canlıları yaptılar. Vücut organizasyonu bakımından çok daha karmaşık olduklarından, DNA'larının bir kısmı ancak gelişim evrelerinde okunuyor; daha sonra sürekli ya da zaman zaman kapatılıyordu.
18 Telomer EvrimleşiyorÖkaryotik canlıların vücut organizasyonu gelişmiş olduğundan, tüm bu bilginin bakterilerde (prokaryot) olduğu gibi halka bir DNA zinciri ile bir arada tutulması ve okunması olanaksız hale geçmişti. Bu zorluk TTGGGG bazlarının bir araya geldiği yerde kromozom iplikciğinin birbirinden ayrılması ile aşıldı. Normalde kromozomların herhangi bir dizilimindeki serbest uçları birbirine karşı çok yapışkandır. Ancak TTGGGG dizilimi taşıyan yerler bu yapışkanlığı göstermez. Bu kısım, eskiden beri kromozomun telomer kısmı olarak bilinir. Böylece düz (lineer) kromozom iplikçiği birçok parçadan oluşmuş kromozom düzenini geçti. TTGGGG bazlarının bulunduğu yerde ise aynı kombinasyonda zaman içinde tekrarlar oluştu, yani TTGGGGTTGGGG... Çünkü her hücre bölünmesinde bu dizilerden bir kısmı polimerazın bağlanma noktası bir miktar içeriden olduğu için kesilip atılıyordu. Kesilen kısım yaklaşık 200 baz uzunuluğundadır. İnsanlarda (bireysel olarak) bu tekrarın sayısı ile arasında değişmektedir. Bu durumda tekrar taşıyan bir birey daha çok hücre bölünmesi yapabileceği için kıyaslamalı olarak daha uzun yaşayacaktır.
19 TELOMER ÖLÜMÜ BAŞLATIYOR Telomerazın oluşumu düzenli ölüm olayını yaşam dünyasına sokuyor: 1996 yılında yapılan bu tesbit, ömür ile ilgili kaderimizin özünde, yıldızlarda, vs. yatmadığını, önemli ölçüde telomerlerde yattığını göstermiştir. Kanser hücrelerinde bu kısmı rejenere eden telomeraz yeniden (büyük bir olasılıkla embriyonik bölünmelerin ilk evrelerinde de üretilmektedir) üretildiği için, yani hücre sonsuz bölünme yeteneğine kavuştuğu için, tümör meydana gelir. Telomerin meydana gelişi yaşam uzunluğunu sınırlamıştır; daha doğrusu ölüm olgusunu ilk defa canlılar dünyasına sokmuştur; fakat daha sonra değineceğimiz gibi, parçalı kromozomların meydana gelişini sağlayarak mayoz bölünmede genetik ayrışımı sağlayarak, genetik kombinasyonun oluşmasını, yani evrimsel seçilimdeki seçeneğin artırılmasını sağlamıştır. Bu çeşitlenmemenin sağladığı yarar o denli yüksek olmuştur ki, ölüm denen fatura bile onun yanında önemsiz kalmıştır.
20 KROMOZOMLAR OLUŞUYORKromozomlar Paketleniyor (Renkli İbrişimler): Hem kalıtsal bilginin artmış olması hem de birbirinden ayrı kromozomlar şeklinde düzenlenmesi, bu kalıtsal bilginin yavru döllere eşit olarak aktırılmasında karışıklıklar ortaya çıkarmıştır. Nitekim bu sapmaları ilkel organizmalarda (amip gibi) kısmen görmekteyiz. Fakat iplik şeklinde olan bu kromozomlar, bölünme sırasında üretilen özel enzimler ile kısaltılınca, karışıklık giderilmiş oldu. Bir insanda, örneğin, interfazda, boyu hücre çapına göre çok fazla olan 23 çift kromozom vardır. Bu bir odaya konmuş 23 çift (46 tane) farklı renkte binlerce kilometre uzunluğunda birbirine karışmış bir ibrişim demeti gibidir. Bölünme sırasında bu sayı ikiye çıkar. Böyle bir uzun ibrişim demetinin doğrulukla yavru hücrelere verilmesi olanaksızdır. Bu nedenle bir ipliğin bir makaraya sarılması gibi, özel proteinlerle kısaltılarak ve üzerlerine bir matriks (histon+protein) geçirilerek kromozom haline dönüştürülür ve derli-toplu bir yapı kazandırılır. Böylece bu makaraların (yani kromozomların) sentromer ve iğ iplikleri aracılığıyla da, yavrulara paylaştırılması kolay olur. Daha sonra makara açılarak ipliksi düzene geçer ve okunması gereken kısımlar okunur. Böyle bir kromozom oluşumunun bundan milyar yıl önce ortaya çıktığını varsayıyoruz.
21 EŞEYLİ ÜREME BULUNUYOR EŞEYLİ Üreme Bulunuyor: O güne kadar sadece basit bölünmelerle (amitoz bölünme), daha sonra büyük bir olasılıkla mitozla eşeysiz çoğalan canlılık, çeşitlilik meydana getirmede zorlanmıştı. Ancak anlamlı bir protein meydana getirecek bir kalıtsal parça (gen) ikiye ayrılıp biri bir hücreye diğeri diğer bir hücreye verilince, erkek ile dişinin ilk ayırımı ortaya çıktı. Anlamlı bir protein meydana gelebilmesi için iki bireyin bir araya gelerek bu kısmı tamamlaması gerekiyordu. Yani döllenme gerekiyordu. Başlangıçta bakterilerde sitoplazmik köprülerle bu işlev yerine getirildi. Daha sonra kırmızı alglerde, bundan 1.2 milyar yıl önce, seks yapan ilk canlılar oluştu (fosil kanıtlar bunu gösteriyor) (Paleobiology, vo. 26, p: 380, 2000). İlk defa aynı türe ait birbirinden farklı iki bireyle temsil edilen bir canlı oluşmuştu. Birisi, küçük sporları meydana getiren erkek, diğeri de büyük sporları meydana getiren dişiydi. Hücre çoğalmasının ayrıntıları, bugünkü Bangia'nınkine çok benziyordu. İlk defa, aynı türe ait, şekli, yapısı, davranışı birbirinden farklı olan bireyler ortaya çıkmıştı (eşeysel dimorfizim); çeşitlenme ve yarış (eşeyler arasında yarışma). Daha sonra da av-avcı ilişkisine bağlı olarak türler arasındaki yarış (violence) ya da aynı olanaklara kavuşmak için yarış (Competition) başlamıştı. Halbu ki eşeysiz çoğalan ökaryotlar ve prokaryotlar bu yeteneğe sahip değillerdi. Fakat bu kadar eziyetli bir işleyişin kazandırdığı çok şey olmalıydı ki, bu mekanizma korunarak kalabilsin. Bakalım bu kazanç neydi?
22 MAYOZ BÖLÜNME BULUNUYOR Eşeyli çoğalmaya geçince, bir bireyde hem anadan hem babadan gelen kromozom takımı olduğu ve bu kromozomlar mayoz bölünmede (yani eşey bezlerinde oluşan bölünme şeklinde) hücrenin ortasındaki ekvatoryal düzleme, üst (kuzey) ya da alt (güney) kutbuna tamamen rastgele dizileceği için, bir erkekte ya da bir dişide olabilecek gamet çeşitliliği (kombinasyonu), insanda 23 çift kromozom olduğu için 223 = 'dir. Yani bir erkek ya da dişide hiç mutasyon olmamış ise ya da kromozomlar arasında parça değişimi olmamış ise bu kadar çeşitte (kalıtsal kombinasyonu farklı) sperm ya da yumurta meydana getirir. Bir bireyin oluşabilmesi için iki gametin bir araya gelmesi gerekeceği ve bu da yeni bir kombinasyona neden olacağı için, bir karı kocadan, hiç mutasyon olmamış ve kromozomlar arasında parça değişimi (krossing-over) olmamış ise X = (yaklaşık yetmiş trilyon) çeşit (yapısı birbirinden farklı) çocuk olur. Yani bir karı kocanın her ikisinde hiç mutasyon olmamış, kromozomlar arasında parça değişimi olmamış ise, 70 milyardan fazla çocuğu olursa; ancak bu çocuklardan ancak ikisi kalıtsal olarak birbirine tamamen benzer. Kaldı ki bu çocuklar farklı ortamlarda gelişecekleri için, yine de farklı sonuca ulaşılacaktır. Ayrıca, mayoz bölünme sırasında ana ile baba kromozomları arasında rastgele parça değişimi yapıldığı, her bireyde belirli sayıda mutasyon oluştuğu için, bu kombinasyonun sayısal değeri 100'lerce triliyonun, hatta kataliyonun üstüne taşmaktadır. Kambriyen Patlaması'nın nedini büyük bir olasılıkla mayoz bölünmenin devreye girmesidir.
24 HÜCRE SİMBİYOZİSİ ve UYUM Hücre simbiyozisi: Bundan 1.5 milyar yıl önce, daha önce oluşmuş organizmaların (kloroplast ve mitokondri; son zamanlarda bulunan bulgulara göre mikrotübüller ve keza sitoiskeletin) birbirinin içine girerek simbiyozis yaptıklarını ve karmaşık hücre yapısını ortaya çıkardıklarını varsayıyoruz. Ökaryotik hücreler.Uyumda (Adaptasyonda) Patlama: Bu aşamada canlılık o denli çok varyasyon meydana getirmeye başlamıştır ki, bu kombinasyonlardan en azından birkaç tanesi, yeni bir ortama uyum sağlayacak yeteneğe kavuşmuş olabilir. Böylece son milyar yıl içerisinde çeşitlenme ve her ortamı işgal büyük bir hızla sürmeye başladı. İlk olarak denizler işgal edildi ve birincil denizel canlılar (hep denizde yaşamış ve karaya hiç çıkmamış canlılar) oluştu. Bu aşamada tüm kıtalar hemen hemen bir arada bulunuyordu. Bu kıtanın adı, bugün Pangea olarak bilinmektedir.
25 PREKAMBRİYEN PREKAMBRİYEN DÖNEMİNE İLİŞKİN BİRKAÇ AÇIKLAMA Dünyanın bugüne kadar geçirmiş olduğu ömrün yaklaşık %88'ini oluşturan Prekambriyen'in sonun kadar, yani bundan 540 milyon yıl öncesine kadar, dünya denizlerine sadece ilkel çok hücreliler egemendi. Büyük bir olasılıkla Prekambriyen'in sonuna doğru henüz mayoz bölünme bulunmamıştı (evrimleşmemişti). Bu evredeki canlılar en çok ilkel "eşeysiz çoğalan" yassısolucan halinde bulunmalıdırlar. Bir yüzyıl önce, bulunan en eski "vücudun bizzat kendisinin fosilleştiği" fosil olarak bilinen fosil, Kambriyen'e aitti (540 milyon yıl önce).Bilim dünyası bir türlü, bugün de örneğin trilobitlere benzer canlıların birden nasıl ortaya çıktığını filogenetik olarak tam olarak bilmiyor. Özellikle mayozun mekanizmasını ve etkisini yeterince anlayamayanlar için bunun kavranmısı çok zor olmaktadır.Sorunun yanıtı Prekambriyen kayaçlarında bulunacak fosillere bağlı. Ancak, Prekambriyen kayaçları, algler tarafından çökeltilen (kalıplanan) kalsiyumla şekillenmiş "Stromatolit" fosilleri ile özellik kazanmıştır. Bu fosiller, Prekambriyen'in ortalarından (yaklaşık 2 milyar yıl önce) daha eskiye ulaşmazlar.Alt Prekambriyen'in kayaçları sadece mikrofosil ve çok küçük yapılı organizmalar içerir (ancak çok ince silt içerisinde korunmuş bakteri ve alg benzeri canlılar güçlü mikroskoplarla incelenebilir). Fosil olarak tanımlanabilen en eski fosil 3.5 milyar yıl öncesine dayanır.
26 İLK FOSİLLERMikrofosiller, Güney Afrika (3.1 milyon yıl önce) ve Superior Gölü (1.7 milyon yıl önce) kayaçlarında bulunan fosiller, Prokaryot (çekirdeksiz) olan ve eşeysiz üreyen bakteriler ve mavi-yeşil alglerdir.Siyanobakteriler (mavi-yeşil bakteriler) döngüsel fosforilasyonda, elektron kaynağı olarak suyu kullandıkları için, yan ürün olarak oksijen salgılarlar. Bu özellikleri ile fotosentetik bakterilere değil, bitkilere benzerler (kloroplastlar büyük bir olasılıkla bunlardan türemiştir; her ikisinde de klorofil a vardır).Çekirdek taşıyan, ökaryot canlı, bundan yaklaşık bir milyar yıl öncesine etiketlenmiş, Avusturalya'da (Bitter Spring) bulunan, Prokaryotlara benzemeyen, eşeysel üreyen yeşil alglerdir.Böylece variyasyonu artıran en önemli etken, bireyler arasında kalıtsal materyal alışverişi başlamış, yani "Rekombinasyon" evrimleşmiştir. Bu mekanizmanın bulunuşu "KAMBRİYEN PATLAMASI"na zemin oluşturmuştur.
27 İlk iz fosiller: Prekambriye'nin ortasından sonra ilk olarak ökaryot bitki, biraz geçikmeli olarak ökaryot hayvan fosillerinin bizzat kendilerinin tam fosili değil, kalıntılarının izleri, işlevlerine ilişkin izler, bıraktıkları tüpler (yuva) bulunmuştur. Avustralya ve Newfoundland'da yüzlerce yumuşak vücutlu canlının fosil kalıbı bulunmuştur. Hiçbirinde koruyucu kabuk yoktur. Korunmak amacıyla kabuk oluşumu ilk defa Paleozoyik'te görülmektedir.Prekambriyen'de bugüne kadar kömür, petrol ve gaz yataklarının bulunmayışı, kara bitkilerinin ve hayvanlarının bulunmadığını gösterir.Önemli not: Eğer mayoz mekanizması bulunmamış olsaydı, canlılığın, bugün gelişmiş bir halkalı solucandan daha fazla evrimleşmesi beklenemezdi.
28 KAMBRİYEN PATLAMASIEvrimin Ham Meteryali (Rekombinasyonlar ve Mutasyonlar): Prekambriye'nin sonlarına doğru bulunmuş mayoz mekanizması, canlılara inanılmaz bir çeşitlilik sunma zeminini hazırlamıştır. Bir ana-babadan uyum yetenekleri birbirinden farklı olan milyarlarca-triliyonlarca yavru oluşturma olanağı yaratılmıştır.Evrimleşmeyi Sağlayan Ana Faktör: (Genetik Yalıtım): Evrimin ham malzemesi yani varyasyonlar, yani şeker ve un hazırdır; sıra onu pişirecek kap kaçak, mutfak ve fırının sağlanmasına kalmıştır. Evrimsel fırın, özünde birbirinden yalıtılmış alanlarda farklı koşulların bulunmasıdır. Yani "Genetik İzolasyon" mekanizmasıdır.
29 ENERJİ VERİMİNDE ARTIŞ Fotosentetik Organizmalar ve Enerji Veriminde Artış: Başlangıçta, sadece okyanusların yüzeyinde, suyun morötesi ışınlarla parçalanması sonucu, fotodisasiyasyonla elde edilen serbest oksijen olmasından (bugünkü miktarın ancak %01'i kadar) dolayı, etkin bir ozon tabakası meydana gelememişti ve yine bu nedenle canlılar, denizlerin yüzeyine ve karalara çıkamıyorlardı. Çünkü biyomerleri parçalanıyordu. Canlılık, ancak belirli derinliklerde, oksijensiz (anaerobik) koşullarda sürüyordu. Enerji verimi de düşük olduğu için (bir mol glikozdan ancak 2 ATP elde edebiliyorlardı; gerisini alkol ya da prüvit asit olarak ortama salıyorlardı). Bu nedenle Prekambriyen kayaçlarının çok büyük bir kısmı sadece Fe2O2 içerir (yani ortamda serbest oksijen olmadığı zaman oluşan demir oksit).
30 OZON TABAKASI GÜÇLENİYOR Ozon Tabakasının Güçlenmesi, Karaya Çıkış: Fotosentetik bakteriler evrimleşince, oksijen miktarı %16'lara kadar yükseldi; ozon tabakası güçlendi, morötesi ışınlar daha etkin olarak tutulmaya başlandı. Böylece canlılar yüzeye çıkma olanağını buldular. Güneş ışınlarına doğrudan maruz kalan canlılarda mutasyon oranı yükseldiği için, yeni varyasyonların oluşumu çok daha güçlendi.Prekambriyen sonunu doğru ( milyar yıl önce) kayaçlarda Fe2O3 (hematit) görülmesinin temeli, atmosferde serbest oksijenin artmış olmasındandır.Ayrıca hücre içine giren mitokondri aracılığıyla oksijenli solunuma geçilince bir mol glikozdan artık 2 ATP değil, 36, duruma göre 38 ATP elde etmeye başladılar (ana besin maddesi glikoz, solunum ürünü olan su ve karbondioksite kadar indirgendi). Bu enerji verimi de bu özelliği kazanan canlılara büyük bir etkinlik kazandırdı.
31 VÜCUT BÜYÜKLÜĞÜ ARTIYOR Oksijen oranını artışı; vücut büyümesi: Daha önce düşük oksijeni bir çeşit diffüzyonla çevreden alan, canlılık, yüksek derişimli oksijeni almaya başlayınca, vücut büyüklüğü de ona göre arttı; özellikle solunum organlarını geliştirince, dev vücutlu canlıların oluşmasının da tasarımı hazırlanmış oldu.Ancak, Kambriyen Patlaması'nın temelini, mayoz bölünmenin yanısıra, galiba, fırın görevini yapacak, dünya yüzeyinin bölmelere ayrılması, en derinden etkiledi. Bunu daha ayrıntılı olarak görelim.
33 GENETİK YALITIM ETKİNLEŞİYOR SUCUL ORTAMLARIN BÖLMELERE AYRILMASI VE KARAYA ÇIKIŞKıtalar bitki örtüsüyle kaplı olmadığı için, özellikle parçalanan kıtalarda, erozyonla hızla aşınıp sahillerinde çeşitli niteliklere (tuzlu, tatlı, acı vs.) sahip lagünler, su ortamları ve zaman zaman kuruyan göletler meydana gemeye başladı. Gen aktarımını önleyecek şekilde birbirinden yalıtılmış bu yaşam alanlarında, seçilim——> uyum——> çeşitlenme zinciri, birden bire inanılmaz derecede güçlendi.Burada bulunan canlıların uyum yapamayanları ortadan kalkarken, değişik gruplardan birçok canlı karaya çıkış denemelerine başlamıştı. Sonuçta, bitkiler, böcekler, solucanlar, omurgalılar değişik kollardan ve tarzlarla karaları işgal etmeya başladılar. Bu uyum, dünyaya ulaşan bir miktar morötesi ışının, yer küreden salgılanan bir miktar temel radyoaktif ışınımın, değişik kaynaklardan gelen bazı kimyasalların ve kendiliğinden oluşan mutasyonların ortaya çıkardığı genetik çeşitlenme ve bu genetik çeşitlerin, ortamına göre seçilmesi, yani "Doğal Seçilim" ile oluşuyordu.
34 Her canlı o ortama en iyi uyumu yapacak kalıtsal kombinasyonunu koruyor ve geliştiriyordu. Bunu da o kombinasyonu kalıtsal olarak gelecek kuşaklara aktararak yapıyordu. Bu aktarmayı yapamayanların soyu tümüyle tükeniyordu ya da uygun olmayan kalıtsal kombinasyonları tükeniyordu.Evrimin ham materyali, Kambriyen'e geçerken en etkin bir şekilde işlenmeye başlandığı için, uygun kombinasyonlar ilk defa bu dönemde şekillenmeye başladı ve bilinen canlı grupları "işte bu nedenle" bu dönemde yaşam sahnesine çıkmış oldu. Ana tasarım ya da mimari bir defa şekillendikten sonra, bu tasarımın küçük küçük işlemlere tabi tutularak çeşitlenmesi, canlıların filogenetik ağacını meydana getirmiş oldu.
35 KARALAR PARÇALANIYORPangea Parçalanıyor: Mağmanın hareketleri ile bu süper kıta (Pangea) parçalanmaya ve ilk olarak güneyde Gondwana, kuzeyda Laurasia diye iki ana kıtaya daha sonra bugünkü kıtalara ayrılmaya başlayınca daha da etkili yalıtım zonları oluştu.Kara bitkileri oluşunca oksijen miktarı %21'e yükseldi ve evrimleşme daha da hızlandı.Prekambriyen'den sonraki sürü üç zamana (era), "Paleozoyik, Mezozoyik ve Senozoyik" bölünür.Paleozoyik toplam 292 milyon yıl sürer ve bu üç devrin en uzun zamanını oluşturur. Kendi içinde 7 periyoda ayrılır (Kambriyen-Ordivisiyen-Silüriyen-Devoniyen-Mississipiyen-Pennsilvaniyen-Permiyen; ilk üçü erken Paleozoyiktir).
36 Orta KambriyenPangea- Burgess FanusıDöneminde ( milyon yıl önce)Oksijen düzeyi bugünkü düzeydeKahverengi kara kütlesi Gondwana’yı oluşturacak şekilde hareket etmektedir.Her iki kutuptan görebilmesi için kutupların yeri çarpıtılmıştırOrdovisiyen( milyon yıl önce).Bu dönemde kara kütlesinin büyük bir kısmı Güney Kutbu’nda toplanmıştır.Gondwana güneye doğru hareket ediyor (kahverengi karalar). Kuzeydeki kıtalar, Kambriyen’e göre birbirine daha çok yaklaşmıştır.Güney Amerika, bu dönemde, Güney Kutbun ortasında yer alıyor.
37 Perm( milyon yıl önce)Bu Süper Kıta’nın orta kısmında son derece sert iklim egemen olmuştur.Dünyanın en büyük buzullaşmasının bu dönemde olduğu varsayılır. Dolayısıyla denizlerin düzeyi düşmüş; sığ denizler kurumuştur. Bu denizlerde yaşayan canlıların çoğu yok olmuştur..Günümüz böceklerinin belirli bir kısmı, örneğin Odonata örnekleri, ortaya çıkmıştır.Devrin sonuna doğru sürüngenler, amfibilere egemen olmuştur.Tatlısu balıkları büpyük ölçüde çeşitlenmiştir.Memelilere giden hat bu dönemin sonuna doğru şekillenmeye başlamıştır.Bu dönemin sonunda denizel ve karasal türlerin %90’nı 10 milyon yıl içerisnde ortadan kalkmıştır. Bu ortadan kalkışın nedeni, Siberiya’daki yoğun volkanık aktiviteler olabilir. Meteor düşmesi saptanmamıştır. En büyük nedeni, iki kıtanın çarpışması olaabilir.Pangea’nın iç kısmı büyük ölçüde yukarıya kalkarak, sert bir iklimin ortaya çıkmasına neden olmuştur.Devon( milyon yıl önce)Güney ve kuzeydeki kara parçaları birbirine yaklaşmaya başlıyor.Mercanlarda, kabuklu kafadanbacaklılarda patlarcasına evrimsel çeşitlenme görülür. Çeneli balıklar ortaya çıkmış ve çeşitlenmiştir.Karayosunları, atkuyrukları ve amfibiler karaları istilaya başlıyor.İki kıtanın çarpışması sonucu, denizel türlerde kitle halinde yok oluş görülür.
38 Tersiyer(65 milyon yıhl önce)Kuzey kıtası bir bütün halinde.Hindistan Asya’ya bağlanmış, bu çarpma sonucu, Himalaya’lar yükselmeşe başlamıştır.Avusturalya, Antartika’dan henüz ayrılmamıştır.Tersiyer’in ortasına doğru, iklim soğumaya ve kuraklaşmaya başlamıştır.Otsu bitkilerin birçoğu ortaya çıkmaya başlamıştır.Ormanlar tümüyle yeryüzünü kaplamış, ya da parça parça gruplar halinde yayılmıştır.Omurgasız faunası, hemen hemen günümüz durumuna ulaşmıştır.Omurgalıların evrimsel değişimi çok hızlanmıştır.Kertenkeleler ve yılanlar, kuşlar ve memeliler en büyük çeşitlenmeye bu dönemde ulaşmışlardır.Kretase( milyon yıl önce)Kuzey Amerika, Güney Amerika, Afrika ve Hindistan şekillenmeye başlamıştır.Deniz düzeyi Triyas ve Jura’ya göre yükselmiştir. Buzul arası dönem yaşanmıştır.Denizel omurgasızlar hem tür hem de bireysel yoğunluk bakımından artmıştır.Dinozorlar çeşitlenmeye devam etmiş, bu dönemde yılanlar ortaya çıkmıştır, ancak çeşitlenme göstermemiştir.Küçük memelilerin büyük bir kısmı bu dönemde ortaya çıkmış.Çiçekli bitkiler çeşitlenerek, günümüzdeki karasal bitkilerin atalarını oluşturmuştur.Kratese’nin sonunda da yine kitlesel yok oluş görülür. Vücut ağırlığı 25 kg’dan büyük olan omurgalılar ortadan kalkmıştır.Denizal planktonlar ve zemin canlıları büyük ölçüde ortadan kalkmıştır. Bu yokk oluşun nedeni, yeryüzüne düşen bir meteor olabilir (Yukatan Yarımadası civarına!).
39 ERKEN PALEOZOYİK ERKEN PALEOZOYİK'İN YORUMLANMASI Coğrafik Yapı: Kıtaların düzenlenmesi bugünkünden farklıydı (Harita***). Gondwanna, bugünkü beş kıtadan oluşmaktaydı (Güney Amerika, Afrika, Avusturalya, Antartika, Hindistan ve belki Çin).Afrika'nın Güney Kutbu'na ulaşmış ucu buzullarla kaplıydı. Buna karşın, Kuzey Amerika, Kuzey Avrupa, Sibirya, Batı Asya daha kuzeyde birbirinden ayrı bir küme oluşturuyordu. Kuzey Amerika ve Avrupa dar bir denizle birbirinden ayrılıyordu.
40 Kuzey Amerika Kıtasının Sığ Denizi: Paleozoyik başladığı zaman, Kuzey Amerika'da yaşayan bitki ve hayvan yoktu. Apalaşlar ve Kayalık Dağları da yoktu. Kara son derece sığdı. Kambriyen ve Ordivisiyen'de sığ deniz defalarca karaların içine binlerce kilometre derinlere kadar istila etmişti (kum taşlarından anlıyoruz).İlerleyen evrede Kuzey Amerika'da önemli dağ oluşumları ortaya çıktı "Taconic Orogeny" ve sedimanların aşınması ile kıyılarda birçok lagünler ortaya çıktı. Aynı durum Silüriyen'de tekrarlandı ve sığ denizin girmiş olduğu yerlerin çoğunda açık denizle bağlantı koparıldı. Bu sığ yerlerde "basin" buharlaşma ile çok farklı koşullar oluştu ve buna bağlı olarak tuz ve jips birikimleri oldu.Bu kompartımanların herbiri, buraya giren canlılar bakımından coğrafik yalıtım alanları oluşturarak, türleşmeye ve çeşitlenmeye önemli katkılarda bulundular. Artık sıcaklığı ve yanma süresi farklı olan fırınlarda, değişik pastalar pişiriliyordu.
41 İlk Kabuklu Fosiller: İlk defa kabuklu canlıların Kambriyen'de ortaya çıkışı, fosil bilgimizin en önemli kaynağını oluşturur. Kabuk, korunma, için en önemli yapıyı oluşturduğu için, canlının çevreye uyumu için de yarar sağlamıştır. Ayrıca, su yüzeyine yaklaşan ya da karaya çıkan canlıları morötesi ışınların yıkımından korumuş, duruma göre mutasyonlarda bir dengenin oluşmasına katkıda bulunmuştur.Bu fosillerin bulunuşu, dünya yaşamının zaman olarak 1/7'sini oluşturan kısmının çok ayrıntılı bölmelere ayrılmasına neden olmuştur. Halbuki Prekambriyen'i bölmelere ayırmak çok zor görünmektedir.
42 Paleozoyik'in başında henüz omurgalı hayvanlar oluşmamıştı Paleozoyik'in başında henüz omurgalı hayvanlar oluşmamıştı. Hayvanlar alemi sadece omurgasızlardan oluşuyordu. Kambriyen "Trilobitlerin" (kitin kabuklu) altın çağıydı. Çamura gömülerek yaşamış bu canlıların, dünyanın her tarafına yayılmış, tanımlanmış 600 kadar fosil cinsi bilinmektedir.Ordovisiyen'de Brachiopoda türlerinin sayısı trilobitleri geçti (bugün bir grubu hariç tümü tükenmiştir). Bunların her ne kadar erginleri deniz tabanında yaşıyorlarsa da, larvaları serbet yüzdükleri için dünyanın her tarafına yayılma olanağını bulmuşlardır.Ordovisiyen hareket yetenekleri fazla olan ve devrinin en yırtıcı hayvanlarını oluşturan Cephalapoda ile simgelenmiştir. Cephalapoda, dünyadaki ilk büyük yapılı hayvanlardır. En büyük trilobit 30, en büyük Brachiopoda 20 cm olmasına karşın, bilinen bir kafadanbacaklı türü 10 metreden uzundu (Resim***).
43 KAMBRİYEN FAUNASI KAMBRİYEN DÖNEMİNE SİMGESİNİ VURAN FAUNA ÇEŞİTLERİ Doushantuo Formasyonu (Faunası)Weng'an/Güney Orta Çin'de, Erken Vendian'da ( milyon yıl öncesi), yani Kambriyen Patlaması'ndan yaklaşık milyon yıl önce, ince dokuları gösteren fosiller bulunmuştur. Bu fosillerin ilki, çamurda oyuk açan solucanlardı. Bu fosillerin bir kısmı segmentasyona (embriyonun) aitti ve biletarel simetri gösteriyordu (Xiao et al. 1998).Bu dönemin en önemli canlıları algler, süngerler, haşlamlılar (Cnideria) ve yanal simetrili hayvanlar (Bileteralia)'dı. Bu faunanın bundan sonraki faunaya temel oluşturduğu varsayılır.
47 EDİACARİAN FAUNASIEdiacarian Faunası-Kabuksuzlar (yumuşak vücutlular) FaunasıMetazoa ne zaman ortaya çıkmıştır? Eldeki fosil kanıtlar bundan milyon yıl önce ortaya çıktığını göstermektedir. Genetik kanıtlar şubelerin (filumların) ayrılmasını yaklaşık bir milyar yıl önce başladığını göstermektedir.Bu süre içerisinde stromolitlerin azalması, kazıcı ve sürünücü türlerin artmasına zemin hazırlamıştır.Ediacarian faunası hayvansal vücut planını oluşturan genlerin oluşumundan yaklaşık 400 milyon yıl sonra ortaya çıkmıştır.
49 EDİACARİAN PERİYODUEdicarian Periyodu, ilk defa Prekambriyen fosillerinin bulunduğu Avusturalya'nın Edicacara tepesinden adını almıştır. Daha sonra, İrlanda, Meksika ve Rusya'da (keza Newfounland ve Amerika'nın Kuzeybatı Bölgeleri'nde) bulunmuştur.1955 yılına kadar bu faunanın Kambriyen'den önce ortadan kalktığına inanılıyordu. Ancak daha sonra bulunan fosiller, bu faunanın Erken Kambriyen'e kadar sürdüğünü göstermektedir. Yumuşakça, denizanaları, deniz şakayıkları, solucanlar, hatta bugünü Chiton benzeri hayvanlar ve hatta halkalısolucanlardan oluştuğu varsayılır. Edicarian faunasının zamanımızdan 570 milyon yıl önce başladığı ve Kambriyen'in girişini oluşturan 543 milyon yıl öncesi başat duruma geçtiği varsayılmaktadır (bazı kaynaklarda milyon yıl önce); en son örnekleri İrlanda'da 510 milyon yıl önce bulunmuştur.
50 Kural olarak vücutları mineralize olmamıştır; yumuşak vücutludurlar (denizanası gibi). Hemen hepsi kum taşlarının ya da bugün Amerika'da cam sanayinde kullanılan kumların içerisinde bulunmuştur. Sığ denizin karalar içerisine uzan mesafelerde girmesi kumların oluşumunu hazırlamıştır.1950 yılında Martin Glaesner (Adelaide Üniversitesi) Edicarian faunasının bugün yaşayan (denizanaları, deniz şakayıkları ve bazı halkalısolucanların, örneğin çiğneyici Dickensonia) familyaların erken üyesi olduğunu ileri sürmüştür.Bu düşünce 1983 yılına kadar kabul görmüştür. Ancak Adolf Seilacher (Tübingen Üniversitesi), Edicarian faunasının bugünkü türlerle benzerliği olmadığını ileri sürmüş ve bunların özünde su ile şişmiş birhücreli canlılar olduğunu ileri sürmüş ve bu organizmaları Vendobionta denen yeni bir alem içerisine yerleştirmiştir. Bunların vücutlarının yassı olduğunu ve Kambriyen'in başlangıcından hemen önce birden bire ortadan kalktıklarını ileri sürmüştür.
51 KARBON BUZULLAŞMASIKarbon Buzulu: Bu faunanın ortadan kalkış nedenleri, son yaklaşımlara göre, karbon izotoplarının yorumundan, büyük bir buzul döneminin yaşanması olarak gösterilmektedir (Knoll & Carroll 1999). Bu buzulların, denizleri, sadece ekvatorda deniz kalacak şekilde örttüğü ileri sürülmüştür "Varanger-Marinoan Glaciation". Buzul dönemi ile bio-jeokimya arasındaki ilişki incelenmektedir.Namibia'dan (Güneybatı Afrika) elde edilen yeni fosiller, hem Edicarian faunasının hem de kabuklu faunanın (Burgess Faunası) birlikte Kambriyen'de bulunduğunu göstermiştir. Yani hem Seilachier hem de Glaesner kısmen haklıydılar.
52 Douglas Erwin (Smithsonia Institution-Washington) Güneybatı Asya'da yer alan Namibia Çölü’nün Kambriyen'den biraz önce oluşmuş (550 milyon yıl önce) kum taşlarını çözerek-eleyerek, yumuşak vücutlu, solucana benzeyen canlıların mineralleşmiş kalıplarını bulmuştur. Daha sonra yumuşak vücutlu poliketleri, yuvarlak solucanları, yumuşakçaları, denizhıyarlarını ve denizanalarını da saptamıştır.
53 Daha sonraki canlıların bir kısım, Edicarian funasından evrimleşerek çeşitlenmeye devam ederken, bir kısmı da daha önce Prekambriyen sedimanları içinde yaşayan küçük organizmalardan türemiştir.Edicarin faunasının bir kısmı (Ediacaria) ışınsal simetri, bir kısmı da bilateral (Spriggina) simetri gösteriyordu.Bir kısmı segmentli vücutlu (Dickinsonia) bir kısmı da (Eoporpita) segmentsiz vücut yapısına sahiptir.Birçok vücut formuna sahip olmalarına karşın, birçoğu sadece iki doku tabakasından (endoderm ve ektoderm) oluşmuştu.Üç embriyonik tabakaya sahip olanlarda ise henüz sölom oluşmamıştı..Ediacarian faunanın hiçbiri söloma sahip değildi ve büyük bir olasılıkla fosil bırakan diğer Metazoa gruplarıyla (eklembacaklı ve yumuşakça vs) yakın akraba değildi.İki grup mineralize olmuş iskelete sahipti. Bunlardan bazıları poliplerdi, bir kısmı da süngerler gibi iç iskelete sahipti (bunlar Proterozoyik kayaçlar içinde bulunmuştur). Diğer fosiller ise, sedimanları kazan ya da sedimanlarda iz bırakan fosillerdir.Stromatolitler ise bu dönemde hala sığ denizlerde mevcuttu.
54 Bu faunanın daha sonraki olası akrabaları Denizanaları ve diğer haşlamlılardır. Bir kısmı da yassısolucanlardır.Bu hayvanların sedimanların içine tüp açarak yaşayamamalarının nedeni, sölom boşluklarının oluşmamasıdır (bu nedenle bu hayvanlara ait tüp izlerine rastlanmamıştır). Bu nedenle hidrostatik iskelet ve segmentli yapı da gelişmemiştir.Denizanaları ve denizşakayıklarna benzer olanlar büyük bir olasılıkla etcildi. Bilateral solucanlar büyük bir olasılıkla organik maddelerce zengin çamurlar üzerinde yaşıyorlardı.Tamamen yassı olan ve ağızdan yoksun olan solucanlar dokuları içerisinde fotosentez yapan endosimbiyoz canlıları barındırıyorlardı.
55 Birkaç ayrıcasını gözönüne almaz isek, bundan 545 milyon yıl önce Ediacarian fauna tümüyle ortadan kalktı. Bu yok oluşun nedeni, Kambriyen'de ortaya çıkan organizmaların yol açtığı tahribat ya da oluşan büyük buzul dönemi olduğu olduğu düşünülmektedir. Kalanlar ise bugünkü haşlamlıları ve akrabalarını oluşturmuştur. Galiba, yumuşak vücutlu hayvanların bu kadar zengin olduğu bir dönemi bir daha göremeyeceğiz.Stromatolitler ise bu noktadan itibaren düşüşe geçmiştir. Bunların ortadan kalkmasının en önemli nedeni, yeni çıkan Metazoanların bunların üzerinde avlanması olarak görülmektedir.Çok hücrelilerin bugünkü şubelerinin çoğu Phanerozoic dönemin başlangıçında (Paleozoyik çağın başlangıcı, Kambriyen Periyodu) patlarcasına ortaya çıkmıştı.
56 SERT VÜCUT PARÇALARININ ORTAYA ÇIKIŞI Sert Vücut Parçalarının Ortaya ÇıkışıBüyük bir olasılıkla yüzeye yakın pelajik organizmalarda, hem Mg/Ca iyon dengesinin hidrotermal sirkulasyon nedeniyle değişmesi ve hem de ekolojik uyarımları sonucu ortaya çıkmıştır.Tommototian Faunası-Sölomlu Hayvanlar DönemiBundan 545 milyon yıl önce sedimanları delerek yaşayan hayvanların izine rastlandı ve böylece sölomu olan büyük hayvanların sahneye çıktığı anlaşıldı. Bu dönemde yumuşak vücutlu hayvanlar da devam ediyorlardı; ancak fosili az bulunduğu için bugün açıkça birşey söyleyemiyoruz.
57 530 milyon yıl önce küçük kalkerli, fosfatlı, sert organik materyalli kabuklu hayvanlar oluşuyor. Tommototion Faunas, bilinen ilk kabuklu Metazoa (çok hücreli hayvanlar) faunısıdır. En iyi bilinenleri Archaeocyathadır (süngerlere benzer). Bunlar resifleri oluşturan ana organizmalardır.Faunayı oluşturan türlerin çoğu 1-5 mm boyundadır.Günümüz gruplarla akrabalıkları kurulamamıştır.Çeşitli tüpler, dikenler, koniler ve plaka şeklinde kısımları vardır.Kambriyen'in başında, iskeletleşme ilerlemiş, üyeleri olan organizmalar daha çok görülmeye başlamıştır.
58 525 milyon yıl önce büyük kabuklu fosiller oluşuyor Organik maddeleri süzerek yaşayan Trilobitler sahneye çıkıyor. Arthropoda şubesi ve Brachiopoda (articulata ve inarticulatanın ikisi birden) da bu dönemde görülmeye başlıyor.Echinodermata'nın birkaç grubu da bu dönemde görülüyor (Eocninoidler ve Helicoplacoidler).
60 Yirmi milyon yıl içerisinde, Bryozoa ve Chordata dışındaki tüm çok hücreli grupları oluşmuştu. Yumuşak vücutlu çok hücreli gruplarının hangi yöne doğru yöneldiğini gösteren fosil kanıtlara ne yazık ki sahip değiliz. Yumuşak vücutluların da bu dönemde patlayıp patlamadığını bilemiyoruz. Kurgumuz fosil bırakan gruplara dayanmaktadır.Özet: Bu fauna Brachiopoda, Trilobiteler, Nautiloidler, Pelecypoda, Gastropoda and Echinodermata'nın ataları ile simgelenmiştir.Bu döneme ait fosilleşmiş embriyoya rastlanmıştır. Bu bize evrimsel ilişkiyi kurmanın yolunu açmıştır.
61 BURGESS (KABUKLU) FAUNASI Burgess (Kabuklu) Faunası (Orta Kambriyen)( milyon yıl önce)Sığ ortamdaki fauna, daha derinlerdeki oksijensiz ortamlara sürüklenmiş ve çamurlara gömülmüştür; böylece daha iyi fosilleşmiştir. Kambriyen'in ilerleyen evrelerinde, ilk olarak trilobitler, daha sonra midyeler, salyangozlar, arthropotlar (eklembacaklılar) ortaya çıkmıştır. Denizyıldızları gibi derisidikenliler (Echinodermata) ve sırtıpliler (Chordata) onlardan kısa bir süre sonra görülmeye başlamıştır.Çin'in Yunnan Eyaletinde Erken Kambriyen'in son dönemlerine ait, çok iyi korunmuş yumuşak vücutlu fauna ile, Orta Kambrien'in kabuklu faunası (İngiliz Kolombiyası'ndan) arasındaki benzerlik bu formların her ikisinin de geniş yayılış gösterdiği ve milyonlarca yıl varlıklarını sürdürdüklerini göstermektedir.
62 Her biri bir şehir büyüklüğünde olan ve fosilleri iyi bir şekilde korumuş olan şist niteliğindeki iki fosil yatağı çok önemlidir. Bunlardan biri Batı Kanada'nın dağları arasında gizlenmiş olan Burgess Şişti, diğeri ise Güney Çin'de Chenajiag Bölgesi'dir.Burgess faunası, bir grup poliketi, Unimaria (Crustacea ve böceklerin dahil olduğu mandibulluları), keliserlileri (örümcek, akrep, atnalı yengeçleri vs.) ve en eski omurgalıyı kapsar.Burges Kabuk Faunası Smithsonian Enstitüsünün başkanı Charles Walcott tarafından (1909) Kanada dağlarında (İngiliz Columbiası) keşfedilmiş ve bu fosillerin günümüzde yaşayan şubelerin öncüleri olduğunu yorumlanmıştır.
63 Charles Walcott, Burgess Faunası’nın bulucusu (1909)
64 CANLI ŞUBELERİ (FİLUMLAR) OLUŞUYOR Şubeler oluşuyor: Günümüz bilgileri, bugünkü şubelerin tümünün temsilcilerinin Orta Kambriyen'den beri var olmalarına karşın, o dönemde yaşayan birçoğunun bugün uzantısı yoktur. Toplam en azından 50 (yumuşak vuüuctulur da dahil edilirse bu sayı 100 de olabilir) şubenin (Phylum) evrimleştiği; bugün ise sadece 38'nin yaşadığı bilinmektedir.O günkü eklembacaklıların hemen hepsi yok olmuştur. Sedimanlarda, bugün yaşamayan yaklaşık 30 sınıf saptanmıştır. Bu grupların neden ortadan kalktığı bilinmemektedir (yaklaşık türlerin %80-90'ı ortadan kalkmıştır).
66 İleri evrelerdeki çeşitlenme patlaması, boş mekanların işgali ile kolaylaşmıştır; ancak tür sayısı arttıkça, birbirleriyle kıyasıya rekabete ve yarışmaya girenlerden, evrimsel tasarımı yetersiz olananlar seçilerek elenmişlerdir (sonlu evrimleşme).Özellikle eklembacaklılar içerisinde çok fazla miktarda çeşitlilik vardı. Hatta bugün tanımlanabilen birçok fosil gruplar bile çok ilginç vücut yapısına sahipti (Trilobitler gibi).Bu faunaya ait en ünlü birkaç fosil
67 Yumuşak vücutlu şubelerin devamı olan SüngerlerinHalkalı solucanlarıPriapulid solucanlarındevamı olan fosillerin yanısıra, eklembacaklı olduğu varsayılan; ancak bugünü eklembacaklılarla benzemeyenMariella: Çıkardığı sıvı ile tanınır
68 YUMUŞAK VÜCUTLU ŞUBELERİN DEVAMI Mariella (akıttığ sıvı da fosilleşen tür)
69 Bugünkü gruplarla ilişkisi kurulamayan Opabinia: Başında 5 gözü var, burnu pençeli, solungaçlar üste ve kuyruk üç segmentli.Wiwaxia: Denizin tabanında sürünüyor olabilir.AnomalocarisDinomiscus
70 BURGESS FAUNASI Günümüz faunası ile ilişki kurulamayan formlar WiwaxiaOpabinia (solungaçlı-burnu pençeli)
71 BURGESS FAUNASI Günümüz faunası ile ilişki kurulamayan formlar-2 Anomalocaris sp.Anomalocaris canadensis
72 Günümüz faunasıyla ilişkisi kurulabilen Hallucigenia: Zemine dayanan 7 çift üyesi var.Aysheaia: Büyük bir olasılıkla onikofor atasıdır.
73 BURGESS FAUNASI Günümüz faunası ile ilişki kurulabilen formlar Hallucigenia (ilk eksteremiteli hayvan)Aysheaia-Onikofor atası
76 Günümüz sırtiplileri ve omurgalıları ile bağlantısı kurulmaya çalışılan Pikia: Burgess Kabuklu Faunası'ndan bilinen ilk sırtipli hayvan (Notochordata). Sırtında destek görevi yapan önden geriye doğru uzanan sırtipi mevcuttur. Bizde omurların içinde kalıntı halinde kalmıştır. Kasları da miyomerik "zikzaglı bantlar şeklinde" dizilmiştir.Myllokunmingia: İlkin omurgalı
79 Kambriyen Patlaması'nın ileri sürülen nedenleri 1. Mayozun ortaya çıkışı2. Oksijen miktarının artması3. Kabuk oluşumu4. Avcı-av ilişkisinin gelişerek; üye oluşumun teşviki5. Habitat ve nişlerin oransal olarak boş olması6. Karaların sığ denizlerle geniş ölçüde istile edilmesi ve koşulları farklı habitatların oluşu.7. Farklı hareket şekillerinin ortaya çıkışı.8. Vücut planınınının tasarımından sorumlu genler "Hox Kopleksi" bu dönemden itibaren bilateral hayvanların tümüne yayıldığı için, günümüzde farklı görünen bilateral hayvan şubelerinin tümünün gelişim modelleri benzerdir. Birçok araştırıcıya göre bu gelişim modeli kararlı hale geldiği için, daha sonra yeni şubeler oluşmamıştır.Bilateral simetrinin ortaya çıkışı, başın, duyu organlarının ve onları denetleyen merkezi sinir sisteminin ön ucunda toplanmasına, uzunlamasına sinir.şeritlerinin oluşumuna ve üyeli ve segmentli vücudun oluşumuna zemin hazırlamıştır.Bu dönem iyi bir dönem miydi yoksa kötü bir zaman mıydı?Neden bütün bunlar 100 milyon yıldan daha kısa bir dönemde ortaya çıktı?Bu öykünün en ilginç tarafı, her üç faunanın da 5-10 milyon yıllık aralıklarla patlamış olmasıdır.
81 ÖZET • Yaşam bundan 3.8 milyar yıl önce ortaya çıktı. 2.5 milyar yıl önce az karmaşık Prokaryotlar (çekirdeksiz) ortaya çıktı.Bunu izleyen 700 milyon yıl içinde Ökaryotik hücreler ortaya çıktı.Bundan 100 milyon yıl sonra da birbirinden farklı belli başlı 3 fauna ortaya çıktı ve geniş yayılış gösterdi (bunlar sırasıyla Ediacaran, Tommotian ve Burges Kabuklu Faunası'dır). Sonuncu faunadan, bugün bilinen şubeler ortaya çıktı.Bunu izleyen 500 milyon yıl içerisinde de yeni bir şube oluşmadı; ancak türlerde patlarcasına tür çeşitliliği ortaya çıktı.
82 KAYNAKÇAArthur, Wallace 1997: The Origins of Animal Bodyplans. Cambridge Press, London.Ayala, Francisco Jose/; Rzhetsky, Andrey; Ayala, Francisco J. (1998: Origins of the Metazoan Phyla: Molecular Clocks Confirm Paleontological Estimates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 95:Bengtson, S. 1992: The Cap-Shaped Cambrian Fossil Maikhanella and the Relationship Between Coeloscleritophorans and Molluscs. Lethaia 25:Bengtson, Stefan; Zhao, Yue 1997: Fossilized Metazoan Embryos from the Earliest Cambrian. Science 277:Butterfield, N.J. 1999: Interpreting Axial Structures in Burgess Shale-Type Fossils. Palaeontological Association 44th Annual Meeting, University of Edinburgh, December 1999 (Oral Presentation).Chen, Jun-Yuan; Oliveri, Paola; Li, Chia-Wei; Zhou, Gui-Qing; Gao, Feng; Hagadorn, James W.; Peterson, Kevin J.; Davidson, Eric H. 2000: Precambrian Animal Diversity: Putative Phosphatized Embryos from the Doushantuo Formation of China. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 97:Darwin, Charles 1947: On the Origin of Species. (Reprint of the second edition.) Oxford University Press.Fortey, Richard 2001: The Cambrian Explosion Exploded? Science 293:Gould, Stephen Jay 1977: Ever Since Darwin. Reflections in Natural History. Penguin. 285 pp.Gould, Stephen Jay 1989: Wonderful Life. Penguin. 347 pp.Grotzinger, J.P.; Bowring, Samuel A.; Saylor, Beverly Z.; Kaufman, Alan J. 1995: Biostratigraphic and Geochronologic Constraints on Early Animal Evolution. Science, 270:Grotzinger, John P. ; Watters, W.; Knoll, Andrew H.; Smith, O. 1998: Diverse Calcareous Fossils from the Ediacaran-Age Nama Group, Namibia. Abstracts with Programs, Geological Society of America, 20, 7, pp. A-147.Haas, W. 1981: Evolution of Calcareous Hardparts in Primitive Molluscs. Malacologia, 21:
83 Keeton and Gould (ed. Demirsoy ve Türkkan), 1999: Genel Biyoloji (tercüme) 512-ve , PALME yayıncılık.Knoll, Andrew H.; Carroll, Sean B. 1999: Early Animal Evolution: Emerging Views from Comparative Biology and Geology. Science v. 284 (5423), issue of 25 Jun 1999, ppNash, J. M, 1995: When life exploded.Time, DecemberRunnegar, Bruce 1992: Chapter 3 – Evolution of the Earliest Animals. In, Schopf, J. William (ed) Major Events in the History of Life. Jones and Bartlett.Schopf, J. William 1999: Cradle of Life. Princeton University Press.Siveter, David J.; Williams, Mark; Waloszek, Dieter 2001: A Phosphatocopid Crustacean with Appendages from the Lower Cambrian. Science v. 293:Valentine, J.W.; Awramik, S.M.; Signor, P.W.; Sadler, P.M. 1991: Evol. Biol. 25: 279.Wray, Gregory A.; Levinton, Jeffrey S.; Shapiro, Leo H. 1996: Molecular Evidence for Deep Precambrian Divergences Among Metazoan Phyla. Science v. 274 (5287), issue of 25 Oct 1996, ppZhang, X; Pratt, B.R. 1994: Science 266: 637